JP6881260B2 - 塗工装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗膜を形成する塗工装置に関する。

従来、このような分野の技術として、特開２０１４−０７９６６９号公報がある。この公報に記載された塗工装置は、塗工材料の流れの切替と、塗工材料の吸引機能を兼用するバルブを使用し、間欠塗工により塗膜を形成することが記載されている。

特開２０１４−０７９６６９号公報

しかしながら、製品の生産性の向上のために工程の高速化が求められており、塗工装置を用いた塗膜の精製工程の高速化が求められている。例えば図５に示すような関連する関連する塗工装置では、切替バルブと、切替＋サックバックを行うバルブを、２個のサーボモータを用いて同期動作させる。しかし、この塗工装置では、リンク機構が複雑であるため高速化に不向きである。また、塗工材料の流れの切替とサックバックを兼用しているため動作が複雑であり、動作の調整が困難であることから、塗膜の終端形状の調整が困難であるという問題があった。
本発明は、塗膜の終端形状の調整が容易である塗工装置を提供するものである。

本発明にかかる塗工装置は、塗工材料と、前記塗工材料を貯蔵するタンクと、前記塗工材料を吐出するダイと、前記ダイと前記タンクとの間を接続する第１配管と、前記第１配管から分岐して前記タンクに接続する第２配管と、前記第１配管と前記第２配管の分岐点と、前記ダイとの間に配置された塗工バルブと、前記塗工バルブを動作させる第１のモータと、前記第２配管に配置された循環バルブと、前記循環バルブを動作させる第２のモータと、前記第１配管と前記第２配管の分岐点と、前記タンクとの間に配置されたポンプと、前記ダイと前記塗工バルブとの間に配置されたサックバックバルブと、前記サックバックバルブを動作させる第３のモータと、を備え、前記ダイから前記塗工材料を吐出している最中に前記塗工バルブを閉弁した後、前記サックバックバルブを駆動して前記ダイ先端付近の前記塗工材料の引込みを行う。
これにより、ダイから塗工バルブまでの空間を閉じた状態でサックバックバルブを動作させて、塗工材料をサックバックバルブ側に引き込むことができる。

これにより、塗膜の終端形状を容易に調整することができる。

塗工装置の構成を示す図である。 塗工装置の塗り始めの動作を示す図である。 塗工装置の塗り終わりの動作を示す図である。 各バルブの動作のタイミングと塗工状態を示す図である。 関連する塗工装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、塗工装置１は、塗工材料を貯留するタンク１１と、塗工材料を吐出するダイ１２と、タンク１１とダイ１２とを接続する第１配管１３と、第１配管１３から分岐してタンク１１に接続する第２配管１４と、第１配管１３と第２配管１４の分岐点とダイ１２の間に配置された塗工バルブ１５と、第２配管１４に配置された循環バルブ１６と、第１配管１３と第２配管１４の分岐点とタンク１１の間に配置されたポンプ１７と、ダイ１２と塗工バルブ１５の間に配置されたサックバックバルブ１８と、を備える。なお図１では、塗工バルブ１５と、循環バルブ１６と、サックバックバルブ１８の動作方向を矢印で示している。

タンク１１は、ダイ１２から吐出するための流体状の塗工材料を貯留する。タンク１１に貯留された塗工材料は、ポンプ１７の動作によって第１配管１３を通るように流出する。なお塗工材料は、後述するようにポンプ１７の動作によりタンク１１から第１配管１３を通って、第１配管１３と第２配管１４の分岐点に到達する。ここで、ダイ１２から塗工材料を吐出させる状態（吐出状態）とする場合には、塗工材料は第１配管１３を通ってダイ１２方向に流れる。一方、ダイ１２から吐出させない状態（循環状態）とする場合には、塗工材料は第２配管１４を通り、タンク１１に戻るように流れる。

ダイ１２は、先端が細く形成されている塗工材料の吐出部である。例えば、ダイ１２の先端部は、ロール状の塗布対象物（図示せず）に対向するように配置される。またダイ１２は、第１配管１３を介して流入された塗工材料を先端側から吐出し、ダイ１２の先端に対向する位置で回転動作する塗布対象物に対して、塗膜を形成する。なお、ダイ１２の後端に第１配管１３が接続されている。

第１配管１３は、タンク１１と、ダイ１２とを繋いだ配管である。第１配管１３内には、塗工材料が流れる。また第１配管１３における塗工材料の経路上には、ダイ１２が配置された側から、サックバックバルブ１８、塗工バルブ１５、ポンプ１７の順に配置されている。なお、塗工バルブ１５とポンプ１７の間には、第２配管１４への分岐点が設けられている。また、第１配管１３は、サックバックバルブ１８が設けられている箇所では、サックバックバルブ１８が第１配管１３に挿入された状態で径方向の動作が可能であるように、他の箇所に比べて大径となっている。なお、吐出状態とする場合には、第１配管１３は、塗工バルブ１５が開弁していることにより、タンク１１から排出されて第１配管１３と第２配管１４の分岐点に至った塗工材料が、ダイ１２に向かって流れる。一方、循環状態の場合には塗工バルブ１５が閉弁していることにより、第１配管１３と第２配管１４の分岐点から、ダイ１２に向かって塗工材料が流れない。

第２配管１４の一端は、第１配管１３の塗工バルブ１５とポンプ１７の間に接続され、他端はタンク１１に接続されている。また、第２配管１４を流れる塗工材料の経路上には、循環バルブ１６が配置されている。なお第２配管１４は、ダイ１２から塗工材料が吐出する吐出状態の場合には、循環バルブ１６が閉弁していることにより塗工材料が流れない。また、循環バルブ１６が開弁している場合に、第１配管１３と第２配管１４の分岐点側から、第２配管１４を通ってタンク１１に塗工材料が戻る循環状態となる。

塗工バルブ１５は略円柱状であり、略円柱の外周面から、中心軸を通り、対角線上の外周面まで貫通する孔１５ａが設けられている。典型的には塗工バルブ１５は、第１配管１３として用いられている配管によって、略円柱の外周面が対角に挟まれるように配置されている。なお孔１５ａの径は、塗工バルブ１５を挟むように配置された第１配管１３として用いられる配管の径と略同一である。なお、塗工バルブ１５は、略円柱の中心軸を回転軸中心として、塗工バルブ１５に連結された第１のモータ２１が発生させた動力によって回動する。

ここで、第１のモータ２１の動力によって塗工バルブ１５が回動し、孔１５ａの開口の位置と、塗工バルブ１５の外周を挟むように配置された第１配管１３を構成する配管の位置が合致した状態となった場合には、塗工材料が孔１５ａ内を通過可能である開弁状態となる。その結果、ダイ１２に向かって塗工材料が流れ、ダイ１２から塗工材料を吐出する吐出状態となる。

一方、第１のモータ２１の動力によって塗工バルブ１５が回動し、孔１５ａの開口の位置と、塗工バルブ１５の外周を挟むように配置された第１配管１３を構成する配管の位置が合致していない場合は、塗工バルブ１５は、塗工材料が通過できない閉弁状態となる。

なお、第１のモータ２１は、例えば外部の電源（図示せず）から電力の供給を受けて、塗工バルブ１５を回動させるための回転力を発生させる。

循環バルブ１６は、塗工バルブ１５と同様に略円柱状であり、略円柱の外周面から略円柱の中心軸を通り、対角線上の外周面まで貫通する孔１６ａが設けられている。また循環バルブ１６は、第２配管１４に用いられる配管によって、略円柱の外周面が対角に挟まれるように配置されている。なお孔１６ａの径は、循環バルブ１６を挟むように配置された第２配管１４として用いられる配管の径と略同一である。循環バルブ１６は、略円柱の中心軸を回転軸中心として、循環バルブ１６に連結された第２のモータ２２が発生させた動力によって回動する。

なお、第２のモータ２２は、例えば外部の電源（図示せず）から電力の供給を受けて、循環バルブ１６を回動させるための回転力を発生させる。

ここで、第２のモータ２２の動力によって循環バルブ１６が回動し、孔１６ａの開口の位置と、循環バルブ１６の外周を挟むように配置された第２配管１４を構成する配管の位置が合致した状態となった場合には、循環バルブ１６は、塗工材料が孔１６ａ内を通過可能である開弁状態となる。これにより、第２配管１４内を塗工材料が流れることが可能となる。

一方、第２のモータ２２の動力によって循環バルブ１６が回動し、孔１６ａの開口の位置と、循環バルブ１６の外周を挟むように配置された第２配管１４を構成する配管の位置が合致していない状態では、循環バルブ１６は、塗工材料が通過できない閉弁状態となる。

ポンプ１７は、第１配管１３に設けられている。典型的には、ポンプ１７はタンク１１の近傍に配置されており、ポンプ１７が動作することで、塗工材料をタンク１１から第１配管１３内に排出させる。

サックバックバルブ１８は、略円柱のピストン状であり、第１配管１３の外径側から内側に向けて挿入されている。また、サックバックバルブ１８には第３のモータ２３が連結されている。サックバックバルブ１８は、第３のモータ２３から受けた動力により、第１配管１３の外側から内側方向（押込み）、あるいは内側から外側方向（引込み）に駆動する。これにより、サックバックバルブ１８が押込み方向に駆動した場合には、サックバックバルブ１８が第１配管１３内に侵入することにより、ダイ１２から吐出する塗工材料の流量が急立上げされた状態になる。一方、サックバックバルブ１８が引込み方向に駆動した場合には、塗工材料の流量が急立下げされた状態になる。

なお、第３のモータ２３は、例えば外部の電源（図示せず）から電力の供給を受けて、サックバックバルブ１８に押込み及び引込みの動作をさせるため力を発生させる。

次に、図２及び図３を参照して、塗工装置１による塗り始め時の動作、及び、塗り終わり時の動作について説明する。まず、塗り始めについて説明する。

図２（ａ）に示すように、初期状態では、塗工バルブ１５が閉弁の状態であり、循環バルブ１６が開弁の状態である。このとき、ポンプ１７の動作によりタンク１１から第１配管１３に排出された塗工材料は、第１配管１３と第２配管１４の分岐点から、循環バルブ１６が設けられた第２配管１４を通り、タンク１１に戻る。なお、サックバックバルブ１８は、引込み状態である。

次に、図２（ｂ）に示すように、第２のモータ２２を動作させることで、循環バルブ１６が回動して閉弁の状態になる。ここでポンプ１７は動作しているため、第１配管１３と第２配管１４の分岐点付近において、塗工材料が昇圧された状態となる。

図２（ｃ）に示すように、第１のモータ２１を動作させることで、塗工バルブ１５が回動して開弁の状態になる。これにより塗工材料は、第１配管１３と第２配管１４の分岐点から、塗工バルブ１５を通過して、ダイ１２に向かって塗工材料が流れる。

図２（ｄ）に示すように、第３のモータ２３を動作させることで、サックバックバルブ１８が押込み状態とする。これにより、ダイ１２から吐出する塗工材料の流量が急立ち上げされた状態となる。

次に、塗り終わりについて説明する。図３（ａ）に示すように、初期状態では、塗工バルブ１５が開弁の状態であり、循環バルブ１６が閉弁の状態であり、さらに、サックバックバルブ１８が押込み状態である。このとき、ポンプ１７の動作によりタンク１１から第１配管１３に排出された塗工材料は、ダイ１２から吐出している状態である。

図３（ｂ）に示すように、第１のモータ２１を動作させることで、塗工バルブ１５を回動させ、閉弁の状態にする。言い換えると、ダイ１２から塗工材料を吐出している最中に塗工バルブ１５を閉弁する。さらに、第２のモータ２２を動作させることで、循環バルブ１６が回動させて開弁する。これにより、塗工材料は、第１配管１３と第２配管１４の分岐点から、循環バルブ１６が設けられた第２配管１４を通り、タンク１１に戻る状態となる。

図３（ｃ）に示すように、第３のモータ２３を動作させることで、サックバックバルブ１８を引込み状態にする。これにより、第１配管１３において、ダイ１２と塗工バルブ１５の間で塗工材料の引込みが発生する。したがって、ダイ１２及びその近傍にある塗工材料がサックバックバルブ１８の近傍に向けて引き込まれた状態で、塗工を終了させることができる。

ここで図４は、塗工バルブ１５、循環バルブ１６、サックバックバルブ１８の夫々の状態と、ダイ１２から塗工材料を吐出することで材料の膜厚の状態の変化を纏めた図である。上記では、塗工バルブ１５、循環バルブ１６、サックバックバルブ１８は夫々独立して動作するものとして説明したが、図４に示すように、複数のバルブを時間的に同期して動作させることができる。

最初に、塗り始めについて説明する。時刻ｔ１では、塗工バルブ１５、循環バルブ１６、サックバックバルブ１８のバルブについて、同時に動作を開始する。すなわち、循環バルブ１６は開弁状態から閉弁状態へ、塗工バルブ１５は閉弁状態から開弁状態へ、サックバックバルブ１８は引込み状態から押込み状態への変更を開始する。

時刻ｔ２では、循環バルブ１６が閉弁状態になり、塗工バルブ１５が開弁状態になる。なお、サックバックバルブ１８は引込み状態から押込み状態への変更中の状態である。例えば時刻ｔ１から時刻ｔ２間は、１５ｍｓである。また、時刻ｔ１から時刻ｔ２は、ダイ１２において塗工材料が吐出するまでに遅延があるため、未塗工の状態である。

時刻ｔ２から時刻ｔ３の間では、循環バルブ１６と塗工バルブ１５の状態変化が終了し、サックバックバルブ１８の押込み状態に変更が継続される。そして、時刻ｔ３では、サックバックバルブ１８が押込み状態への変更が完了する。なお例えば、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間は、２５ｍｓである。このとき、時刻ｔ２から時刻ｔ３では、サクションの効果により塗膜の状態が、未塗膜の状態から急速に膜厚が形成される状態となるように立ち上がる。

このように、循環バルブ１６の閉弁状態への変化にかかる時間に比べて、サックバックバルブ１８の押込み状態への変化にかかる時間を長くすることにより、塗工材料の液圧を高めることができる。

塗り始めの処理が終了する時刻ｔ３から、塗り終わりの処理が開始する時刻ｔ４の間は、ポンプ１７の動作によりダイ１２から一定量の塗工材料が吐出し続けることで、塗布対象物上に継続的に塗膜が形成される。

次に、塗り終わりについて説明する。時刻ｔ４では、塗工バルブ１５、循環バルブ１６が同時に動作を開始する。すなわち、循環バルブ１６は閉弁状態から開弁状態へ、塗工バルブ１５は開弁状態から閉弁状態への変更を開始する。すなわち、塗工バルブ１５は、ダイ１２から塗工材料を吐出している最中に閉弁を開始する。

時刻ｔ５では、循環バルブ１６の閉弁状態から開弁状態への状態変更が終了し、塗工バルブ１５の開弁状態から閉弁状態への状態変更が終了する。なお例えば、時刻ｔ４から時刻ｔ５の間は、１５ｍｓである。なお例えば、時刻ｔ４から時刻ｔ５において、ダイ１２から吐出する塗工材料が切れるまでに時間差があるため、例えば時刻ｔ５に近い時刻になり塗膜の膜厚が薄くなり始めることがある。

さらに時刻ｔ５では、サックバックバルブ１８の押込み状態から引込み状態への変更を開始する。ここで、サックバックバルブ１８の動作は、塗工バルブ１５の開弁状態から閉弁状態への状態変更の後に開始される。したがって、サックバックバルブ１８は、塗工バルブ１５からダイ１２の間の第１配管１３内が閉じられた空間（以下、空間Ｑ：ダイ１２の先端から塗工バルブ１５までの空間）となってから、引込み動作を行う。

時刻ｔ７において、サックバックバルブ１８の引込み状態への変更が終了する。例えば、時刻ｔ５から時刻ｔ７の間は、２５ｍｓである。

ここで、時刻ｔ５と時刻ｔ７の間の時刻をｔ６する。サックバックバルブ１８が空間Ｑにおいて引込み動作を行うことにより、時刻ｔ５から時刻ｔ６では空間Ｑの塗工材料の液圧は低下し、サクション効果によりダイ１２からの吐膜材料の吐出が、急速に切れた状態となる。なお典型的には、サックバックバルブ１８の引込み状態への状態変更が完了する時刻ｔ７より早い時刻ｔ６において、ダイ１２からの塗膜材料の吐出が止まり、塗膜の状態が未塗工の状態となる。

このようにして、塗工材料の液きれが良い状態で塗り終わりの動作を実行できる。すなわち、塗工終了時に、塗工バルブ１５を閉弁させ、閉じた空間である空間Ｑを形成した後に、サックバックバルブ１８による引込み動作を行うことにより、ダイ１２先端付近に滞留する塗工材料をサックバックバルブ１８方向に急速に引き込むことができる。これにより、塗膜材料の液切れが良く、塗膜の終端形状のコントロールを容易に実行できる。

また、塗工バルブ１５及び循環バルブ１６の夫々は、回転動作によって開弁と閉弁の状態の切り替えを行うため、往復動作を行う場合に比べて高速で切り替えることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 塗工装置
１１ タンク
１２ ダイ
１３ 第１配管
１４ 第２配管
１５ 塗工バルブ
１５ａ 孔
１６ 循環バルブ
１６ａ 孔
１７ ポンプ
１８ サックバックバルブ
２１ 第１のモータ
２２ 第２のモータ
２３ 第３のモータ

Claims (1)

1. 塗工材料と、
   前記塗工材料を貯蔵するタンクと、
   前記塗工材料を吐出するダイと、
   前記ダイと前記タンクとの間を接続する第１配管と、
   前記第１配管から分岐して前記タンクに接続する第２配管と、
   前記第１配管と前記第２配管の分岐点と、前記ダイとの間に配置された塗工バルブと、
   前記塗工バルブを動作させる第１のモータと、
   前記第２配管に配置された循環バルブと、
   前記循環バルブを動作させる第２のモータと、
   前記第１配管と前記第２配管の分岐点と、前記タンクとの間に配置されたポンプと、
   前記ダイと前記塗工バルブとの間に配置されたサックバックバルブと、
   前記サックバックバルブを動作させる第３のモータと、を備え、
   前記ダイから前記塗工材料を吐出している最中に前記塗工バルブを閉弁した後、前記サックバックバルブを駆動して前記ダイ先端付近の前記塗工材料の引込みを行う、
   塗工装置。

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